并发学习笔记 (6)

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一个问题：

每启动一个新线程都会有相应的性能开销(涉及到OS的交互：创建线程，销毁线程)，而且每个线程都需要给栈分配一些内存等等。这种代价随着新线程不断的创建，将会大大降低性能甚至使JVM崩溃。

如何解决？
使线程可以复用，执行完一个任务，并不被销毁，而是可以继续执行其他的任务。这样避免了创建以及销毁线程的代价以及线程过多造成内存消耗过度以及切换过度问题。

线程池

何为线程池

线程池（Thread Pool）的引入就是：限制应用程序中同一时刻运行的线程数。根据系统的环境，可以手动或者自动设置线程数量，达到最佳效果。

可以把并发执行的任务传递给一个线程池，来替代为每个并发执行的任务都启动一个新的线程。只要池里有空闲的线程，任务就会分配给一个线程执行。 在线程池的内部，任务被插入一个阻塞队列(任务队列), 线程池的线程会去取这个队列的任务。当一个新任务插入队列时，一个空闲线程就会成功的从队列中取出任务并执行它。

线程池经常应用在多线程服务器上。每个通过网络到达服务器的连接都被包装成一个任务并且传递给线程池。线程池的线程会并发的处理连接上的请求。Java 5 在 java.util.concurrent 包中自带了内置的线程池，所以你不用非得实现自己的线程池。

好处

线程池的作用：
合理利用线程池能够带来三个好处。
第一：降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
第二：提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
第三：提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。但是要做到合理的利用线程池，必须对其原理了如指掌。

线程池实现了系统中线程的数量。
根据系统的环境情况，可以自动或手动设置线程数量，达到运行的最佳效果；少了浪费了系统资源，多了造成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量，其他线程排队等候。一个任务执行完毕，再从队列的中取最前面的任务开始执行。若队列中没有等待进程，线程池的这一资源处于等待。当一个新任务需要运行时，如果线程池中有等待的工作线程，就可以开始运行了；否则进入等待队列。

实现

JUC 包，线程池顶级接口是Executor. 但是严格意义讲Executor并不是一个线程。 而只是一个执行线程的工具。真正的线程池的接口是ExecutorService.

ExecutorService	真正的线程池的接口
ScheduledExecutorService	能和Timer/TimerTask类似，解决那些需要任务重复执行的问题
ThreadPoolExecutor	ExecutorService的默认实现
ScheduledThreadPoolExecutor	继承 ThreadPoolExecutor 的 ScheduledExecutorService 接口实现，周期性任务调度的类实现

要配置一个线程池是比较复杂的，尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下，很有可能配置的线程池不是较优的，因此在 Executors 类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。
1. newSingleThreadExecutor()
创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

javapublic classMyThread extends Thread {
    publicvoid run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在执行。。。");
    }
}

public classTestSingleThreadExecutor {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个可重用固定线程数的线程池
        ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
        // 创建实现了 Runnable 接口对象，Thread 对象当然也实现了 Runnable 接口
        Thread t1 = new MyThread();
        Thread t2 = new MyThread();
        Thread t3 = new MyThread();
        Thread t4 = new MyThread();
        Thread t5 = new MyThread();
        // 将线程放入池中进行执行
        pool.execute(t1);
        pool.execute(t2);
        pool.execute(t3);
        pool.execute(t4);
        pool.execute(t5);
        // 关闭线程池
        pool.shutdown();
    }
}

2.newFixedThreadPool()
创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。

javapublicclass TestFixedThreadPool {
    publicstaticvoid main(String[] args) {
        // 创建一个可重用固定线程数的线程池
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
        // 创建实现了 Runnable 接口对象，Thread 对象当然也实现了 Runnable 接口
        Thread t1 = new MyThread();
        Thread t2 = new MyThread();
        Thread t3 = new MyThread();
        Thread t4 = new MyThread();
        Thread t5 = new MyThread();
        // 将线程放入池中进行执行
        pool.execute(t1);
        pool.execute(t2);
        pool.execute(t3);
        pool.execute(t4);
        pool.execute(t5);
        // 关闭线程池
        pool.shutdown();
    }
}

1. newCachedThreadPool
   创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程，
   那么就会回收部分空闲（60 秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说 JVM）能够创建的最大线程大小。

javapublicclass TestCachedThreadPool {
    publicstaticvoid main(String[] args) {
        // 创建一个可重用固定线程数的线程池
        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
        // 创建实现了 Runnable 接口对象，Thread 对象当然也实现了 Runnable 接口
        Thread t1 = new MyThread();
        Thread t2 = new MyThread();
        Thread t3 = new MyThread();
        Thread t4 = new MyThread();
        Thread t5 = new MyThread();
        // 将线程放入池中进行执行
        pool.execute(t1);
        pool.execute(t2);
        pool.execute(t3);
        pool.execute(t4);
        pool.execute(t5);
        // 关闭线程池
        pool.shutdown();
    }
}

4.newScheduledThreadPool
创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

javapublicclass TestScheduledThreadPoolExecutor {
    publicstaticvoid main(String[] args) {
        ScheduledThreadPoolExecutor exec = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);
        exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {// 每隔一段时间就触发异常
                      @Override
                      publicvoid run() {
                           //throw new RuntimeException();
                           System.out.println("================");
                      }
                  }, 1000, 5000, TimeUnit.MILLISECONDS);
        exec.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {// 每隔一段时间打印系统时间，证明两者是互不影响的
                      @Override
                      publicvoid run() {
                           System.out.println(System.nanoTime());
                      }
                  }, 1000, 2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }
}